C++11 中线程同步的基本操作——互斥锁 lock()

最新推荐文章于 2025-08-26 10:48:38 发布

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本文通过一个计数器的实例，展示了在多线程环境下不使用互斥锁时出现的竞争条件问题，并通过添加互斥锁来解决该问题，确保了数据的一致性和完整性。

1. 例子

1. 不加 `互斥锁`

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

volatile int nunber(0);
std::mutex mtx;

void thrfunc() {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
       // mtx.lock();
        ++counter;
        //mtx.unlock();
    }
}


int main(int argc, const char* argv[]) {
    std::thread threads[10];

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        threads[i] = std::thread(thrfunc);

    for (auto& th : threads)
        th.join();

    std::cout << "count to " << counter << " Succeddfully." << std::endl;

    return 0;
}

1. 结果（在 `VS 2019` 不是 `1,000,000`）：

在这里插入图片描述

2. 结果报错（`g++ 4.7`）

terminate called after throwing an instance of 'std::system_error'
  what():  Enable multithreading to use std::thread: Operation not permitted
Aborted

2. 加上 `互斥锁`

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

volatile int number(0);
std::mutex mtx;


void testfunc() {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        mtx.lock();
        ++number;
        mtx.unlock();
    }
}


int main(int argc, const char* argv[]) {
    std::thread threads[10];

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        threads[i] = std::thread(testfunc);

    for (auto& th : threads)
        th.join();

    std::cout << "count to " << number << " Succeddfully." << std::endl;

    return 0;
}

结果就是我们想要的结果：

2. 原因

典型的 `生产者-消费者` 模型（此处 `进程` 和 `线程` 的原理是一样的）

根源：因为 counter++ 不是 原子操作
解决办法：（上锁）

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

volatile int number(0);
std::mutex mtx;


void testfunc() {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        mtx.lock();				// 上锁
        ++number;
        mtx.unlock();			// 开锁
    }
}


int main(int argc, const char* argv[]) {
    std::thread threads[10];

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        threads[i] = std::thread(testfunc);

    for (auto& th : threads)
        th.join();

    std::cout << "count to " << number << " Succeddfully." << std::endl;

    return 0;
}